PSB在有机废水处理中的应用

　　**作者：谢磊，男，1975年出生，湘潭大学环境工程系硕士研究生，现为华南理工大学环境工程学在读博士生。36.光合细（photosyntheticbacteria简称PSB）是进行不放氧光合作用的一大类细菌总称，由于某些光合细菌种类能忍受高浓度有机物，具有去除和分解有机物的能力，因此，随着科学技术的发展，人类研究利用光合细菌这一独特的生理性质来处理高浓度有机废水在此过程中，PSB展现了处理有机负荷占地面积少、能耗小、投资费用少等优势，同时新产生的菌体还可进行综合利用因此，PSB处理有机废水越来越受到人们的重枧1PSB法处理有机废水的原理与方法光合细菌的结构和物质能量的代谢是其能在有机废水处理中大展身手的根本原因。研究表明，PSB既不象好氧的活性污泥菌胶团细菌那样受污水中氧浓度的限制，可以利用光能进行高效的能量代谢，即使微弱的光照也能进行；又不象严格厌氧的甲烷细菌等对氧存在的高度敏感，它可以在有氧条件下分解有机物，通过氧化磷酸取得能量。这种随生长条件的变化而灵活地改变代谢类型的特性，是光合细菌能处理高浓度有机废水的主要原因60年代日本科学家观测到，浓厚的有机废水在自然进化过程中出现微生物生长演替（见），其生长顺序为（1）有机营养型的微生物的繁殖；（2）光合细菌的繁殖；（3）藻类研究发现，在BOD值达10000mg/L以上的污水中，异养菌首先开始大量繁殖，把高分子的碳水化合物、脂肪、蛋白质分解，产生低级脂肪酸等低分子物质，然后异养菌数目慢慢减少，以低级脂肪酸等小分子有机物为营养物质的光合细菌大量繁殖，将BOD值降至1000mg/L以下。约两周后，光合细菌渐渐减少，由活性污泥微生物和绿藻代替，同时进一步将BOD值降至30mg/L以下。现今国内外普遍研究的PSB法就是人工模拟自然界有机污水生物净化过程中发生的这一微生物生态的演替变化，给予适当的条件，充分发挥光合细菌净化水质作用的一种方法。

　　有机物质分解过程中微生物区系变化1.异氧型微生物；2光合细菌；3.藻类人工模拟生物演替过程中进行废水处理的基本路线为高浓度高分子有机物低级脂肪酸藻类或活性污泥地兑水净化低浓度有机物由高分子有机物转化为低分子物质这一步，称为可溶化处理处理过程中要特别注意基质的可溶化和保持系统中PSB的优势，同时还要注意加大接种量，经常补充菌体和适当加入锰铁等金属离子由于PSB对紫外线不敏感且耐1mg/L的余氯，尽可能减少处理过程中的杂菌量十分必要。2PSB法处理有机废水的研究光合细菌由于细胞内细菌叶绿素、胡萝卜素的组分不同，可分为红螺菌、红硫菌、绿硫菌三大科目前用于有机废水处理的光合细菌主要是红螺菌科的红假单抱属（Rhodopseudomonas），如球形红假单抱capsulatavanNeil）等因这类光合细菌在厌氧光照、好氧光照或好氧黑暗条件下都能利用低分子有机物迅速增殖，应用潜力大，研究也更为广泛此外，对红硫菌与绿硫菌的研究也正在逐步开展日本自60年代起由小林正泰首先开展了用PSB法处理有机废水的试验研究，先后成功地用光合细菌对粪尿、食品、淀粉、皮革、豆制品等废水进行处理，建立了一大批大中型实用系统，效果较好，充分显示了PSB法优于一般活性污泥法、具有重要的开发利用价值等特点。近年来，澳大利亚美国等也相继进行了这方面的研究早在50年代中科院及有关单位就陆续开始对光合细菌进行了多方面的基础理论研究，经过多年的发展，已取得了令人欣喜的进展80年代，上海交大与南通发酵厂合作，在小林正泰的帮助下，用PSB法成功地进行日处理150t柠檬酸废水，此后，管希夷采用柠檬酸废水?培养饲料酵母-可溶化槽-PSB槽-活性污泥工艺流程处理柠檬酸废水，表明技术可行，COD和BOD去除率均在98%以上，COD负荷达王虹等分别对肉类豆制品、淀粉等加工厂及腐化作用强的底泥采样，进行富集培养，分离出数株光合细菌（主要是荚膜红假单孢菌），用以处理豆制品、淀粉、肉制品废水，COD去除率均在80%以上史家墚采用球形红假单孢菌柱式生物膜法连续处理淀粉废水，COD去除率在85%以上，*大COD负荷达15. 84kg/（m3.d），大大提高了设备利用率和处理效率钱新民等在外循环气升式反应器内用球形红假单孢菌处理味精废水，在连续供气、控制一定的活性炭浓度和停留时间的条件下，对BOD为2750mg/L的废水进行处理，出水BOD去除率达到9%.另周晓云等用PSB法对酱油废水也进行了处理（见表1）表1酱油工业废水处理结果项目可溶化槽PSB第1槽第2槽第3槽第4槽分离液水温r时间/h有机酸/mg°L-1 *菌体（X）0r/min离心30min后获得的菌体（mL）PSB法除了在食品行业废水处理方面研究较为广泛以外，近来在焦化厂、助剂厂、染料、炼油等各行业废水处理方面也出现了相关报道黄韵珠选用光合细菌中的荚膜红假单孢菌（F2）和泥生绿硫菌（H2）形成的F2H2固定混合菌膜处理成分复杂、治理难度大的助剂厂废水，结果表明，在光合细菌的主处理段，由于曝气和F2H2混合菌膜的降解作用，提高了废水中污染物的分解转化能力，COD去除率高达97.在染料废水PSB法处理的研究方面，牛志鹏等采用聚集交联法固定红螺菌用于处理活性艳红X-3B染液，脱色率在75%以上吴国庆等采用脱色性能较好的红螺菌对15种染料进行了初步脱色实验，在黑暗厌氧条件下对其中12种染料具有良好的脱色作用，其中直接染料、酸性染料等脱色率均在90以上韩庆祥等进行了光合细菌脱除亚硝酸盐的研究，采用分离筛选所得到的利用亚硝酸盐的红杆菌，当亚硝酸盐浓度在0.01~5.0mmol/L时，该菌株在7d内能去除80%以上的亚硝酸盐，在养殖塘内施用该菌种制成的菌剂，池塘中亚硝酸盐的浓度下降了50%~80% 1981年，Weetal等利用琼脂包埋深红红螺菌以葡萄糖为基质产H2，刘双江以海藻酸钠包埋红假单孢菌，进行了光照放氢的研究，为PSB法应用于生产生物能源开辟了一条新的思路在光照放氢的同时，还可去除废水中的部分有机物，经260h光照放氢，COD去除率约70%，日平均产气1468~351. 4mL，其中氢含量约80%.此外，刘建荣等进行了光合细菌用于焦化废水处理的研究，宗宫等1987年利用海藻酸钠包埋荚膜红假单孢菌，在光照厌氧条件下处理城市污水3PSB在废水处理中的应用前景光合细菌以其独特的优点近年来在废水处理领域中引起了人们的普遍关注，并获得了大量的研究与活性污泥法相比，PSB法主要有以下优点：（1）有机负荷高，可以直接处理由几千至几万的高浓度（BOD，mg/L）有机废水，无须稀释；（2）不存在污泥的处置问题，处理后污泥是很好的有机肥料，其中的单细胞蛋白还可用做饲料；（3）除氮效果好，耐盐能力强；（4）占地面积小（仅为活性污泥法的0.2~0.25），投资费用省，消耗动力低，节省能源；（5）较易管理，在140°C内均可处理，受季节影响小，且不会产生活性污泥法那样的污泥膨胀现象PSB法尽管相对活性污泥法有诸多优点，但要真正实用化还有许多问题需要解决。（1）实际废水成分复杂，用单一菌种处理，一般难以达到要求，因此在菌分级和混合菌种处理方面还有待进一步探索；（2）菌体细胞自然沉降困难，需用离心机或化学絮凝剂来收集，从而增加了处理费用；（3）对于高浓度有机废水，有效的*终出水BOD值一般在200mg/L左右，还需用活性污泥法等作进一步处理PSB作为一种新的生物处理技术，离全面应用还有相当长的一段距离，但有效地利用光合细菌的降解潜力，开拓PSB法应用的新领域，仍是一个发展方向。

　　总的来说，光合细菌在有机废水处理中的应用研究还处于初级阶段，随着该项技术的不断深入研究和发展，在工艺路线和设备以及寻找高效处理菌方面继续努力，PSB必将在废水生物处理领域中获得广泛的应用。

(完)